(57)【要約】【課題】シールド構造を有しノイズ防止が可能で、かつ生産性及び信頼性の高いフリップチップ実装方法及びその実装構造体を提供する。【解決手段】シールド電極１６と電極端子１４とが配設された半導体素子１０と、外周側接続電極２６及び内部側接続電極２４が配設された配線基板２０と、はんだ粉３２、対流添加剤及びはんだ粉の熔融温度で流動性を有する樹脂３４を含む樹脂組成物３０とを準備する工程と、配線基板２０面上に樹脂組成物３０を塗布する工程と、半導体素子１０と配線基板２０とを位置合せして樹脂組成物３０表面に半導体素子１０を当接する工程と、少なくとも樹脂組成物３０を加熱してはんだ粉３２を熔融するとともに対流添加剤によりはんだ粉３２を自己集合させながら成長させて接続する工程と、樹脂３４を硬化させて半導体素子１０と配線基板２０との間にアンダーフィル樹脂を設ける工程とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部にシールド電極が配設され、前記シールド電極の内側に電極端子が配設された半導体素子と、
前記シールド電極に対向する位置に外周側接続電極および前記電極端子に対向する位置に内部側接続電極が配設された配線基板と、はんだ粉、対流添加剤および前記はんだ粉の熔融温度で流動性を有する樹脂を含む樹脂組成物とを準備する工程と、
前記配線基板の前記半導体素子と対向する面上に前記樹脂組成物を塗布する工程と、
前記シールド電極と前記外周側接続電極および前記電極端子と前記内部側接続電極をそれぞれ位置合せして、前記樹脂組成物表面に前記半導体素子を当接する工程と、
少なくとも前記樹脂組成物を加熱して、前記はんだ粉を熔融するとともに前記対流添加剤により前記はんだ粉を前記シールド電極と前記外周側接続電極との間および前記電極端子と前記内部側接続電極との間に自己集合させながら成長させて、これらをはんだ接続する工程と、
前記樹脂組成物中の前記樹脂を硬化させて前記半導体素子と前記配線基板との間にアンダーフィル樹脂を設ける工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の実装方法。
【請求項２】
外周部にシールド電極が配設され、前記シールド電極の内側に電極端子が配設された半導体素子と、
前記電極端子に対向する位置に内部側接続電極が配設された配線基板と、はんだ粉、対流添加剤および前記はんだ粉の熔融温度で流動性を有する樹脂を含む樹脂組成物とを準備する工程と、
前記配線基板の前記半導体素子と対向する面上に前記樹脂組成物を塗布する工程と、
前記電極端子と前記内部側接続電極をそれぞれ位置合せして、前記樹脂組成物表面に前記半導体素子を当接する工程と、
少なくとも前記樹脂組成物を加熱して、前記はんだ粉を熔融するとともに前記対流添加剤により前記はんだ粉を前記電極端子と前記内部側接続電極との間に自己集合させながら成長させて、これらをはんだ接続するとともに、前記シールド電極の表面に前記はんだ粉を自己集合させてはんだを成長させる工程と、
前記樹脂組成物中の前記樹脂を硬化させて前記半導体素子と前記配線基板との間にアンダーフィル樹脂を設ける工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の実装方法。
【請求項３】
表面に電極端子が配設された半導体素子と、
前記電極端子に対向する位置に内部側接続電極が配設され、前記内部側接続電極の外周領域に設けた外周側接続電極とを有する配線基板と、はんだ粉、対流添加剤および前記はんだ粉の熔融温度で流動性を有する樹脂を含む樹脂組成物とを準備する工程と、
前記配線基板の前記半導体素子と対向する面上に前記樹脂組成物を塗布する工程と、
前記電極端子と前記内部側接続電極をそれぞれ位置合せして、前記樹脂組成物表面に前記半導体素子を当接する工程と、
少なくとも前記樹脂組成物を加熱して、前記はんだ粉を熔融するとともに前記対流添加剤により前記はんだ粉を前記電極端子と前記内部側接続電極との間に自己集合させながら成長させて、これらをはんだ接続するとともに、前記外周側接続電極の表面に前記はんだ粉を自己集合させてはんだを成長させる工程と、
前記樹脂組成物中の前記樹脂を硬化させて前記半導体素子と前記配線基板との間にアンダーフィル樹脂を設ける工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の実装方法。
【請求項４】
外周部にシールド電極が配設され、前記シールド電極の内側に電極端子が配設された半導体素子と、
前記半導体素子を対向させたときに前記シールド電極の近傍で、かつ前記シールド電極と対向しない位置に設けた外周側接続電極および前記電極端子に対向する位置に設けた内部側接続電極を有する配線基板と、はんだ粉、対流添加剤および前記はんだ粉の熔融温度で流動性を有する樹脂を含む樹脂組成物とを準備する工程と、
前記配線基板の前記半導体素子と対向する面上に前記樹脂組成物を塗布する工程と、
前記電極端子と前記内部側接続電極をそれぞれ位置合せして、前記樹脂組成物表面に前記半導体素子を当接する工程と、
少なくとも前記樹脂組成物を加熱して、前記はんだ粉を熔融するとともに前記対流添加剤により前記はんだ粉を前記電極端子と前記内部側接続電極との間に自己集合させながら成長させて、これらをはんだ接続するとともに、前記シールド電極および前記外周側接続電極の表面にはんだ粉を自己集合させてはんだをそれぞれ成長させる工程と、
前記樹脂組成物中の前記樹脂を硬化させて前記半導体素子と前記配線基板との間にアンダーフィル樹脂を設ける工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の実装方法。
【請求項５】
前記対流添加剤による自己集合は、前記対流添加剤が前記はんだ粉の熔融する温度でガスを発生する特性を有し、発生した前記ガスの対流により前記はんだ粉を前記電極端子と前記内部側接続電極との表面、および前記シールド電極と前記外周側接続電極の少なくとも一方の表面上に自己集合させることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の半導体素子の実装方法。
【請求項６】
前記シールド電極は、電磁ノイズを遮蔽可能な隙間を設けて前記半導体素子の外周部に形成されていることを特徴とする請求項１、請求項2または請求項4に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項７】
前記隙間は、前記半導体素子の中心に対して対称の位置に複数個設けられていることを特徴とする請求項６に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項８】
前記シールド電極は、前記半導体素子の外周部を取り囲むように連続して形成されていることを特徴とする請求項１、請求項2または請求項4に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項９】
前記シールド電極は、前記電極端子の外径サイズよりもその外径または幅が小さく形成されていることを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれかに記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１０】
前記配線基板の前記内部側接続電極は、前記はんだ粉が自己集合して成長する領域の形状が前記電極端子と同じ形状であることを特徴とする請求項１から請求項4までのいずれかに記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１１】
前記配線基板の前記外周側接続電極および前記内部側接続電極の前記はんだ粉が自己集合して成長する領域を除く領域には、前記はんだ粉の自己集合を阻害する表面保護膜を設けていることを特徴とする請求項１、請求項3または請求項４に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１２】
前記樹脂は、熱硬化性樹脂を用いることを特徴とする請求項１から請求項4までのいずれかに記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１３】
前記樹脂を硬化させて前記アンダーフィル樹脂を設ける工程は、前記配線基板と前記半導体素子の接続工程での前記樹脂組成物の加熱温度より高い温度で行うことを特徴とする請求項１２に記載の半導体素子の実装方法。
【請求項１４】
外周領域に外周部を取り囲む連続した形状からなるシールド電極が配設され、前記シールド電極の内側に電極端子が配設された半導体素子と、
前記シールド電極に対向する位置に外周側接続電極および前記電極端子に対向する位置に内部側接続電極がそれぞれ配設された配線基板とを有し、
前記シールド電極と前記外周側接続電極および前記電極端子と前記内部側接続電極とが、それぞれはんだにより接続され、かつ前記半導体素子と前記配線基板との間にアンダーフィル樹脂が設けられていることを特徴とする半導体素子の実装構造体。
【請求項１５】
外周領域に外周部を取り囲む連続した形状からなるシールド電極が配設され、前記シールド電極の内側に電極端子が配設された半導体素子と、
前記電極端子に対向する位置に内部側接続電極が配設された配線基板とを有し、
前記電極端子と前記内部側接続電極とがはんだにより接続され、かつ前記シールド電極の表面にははんだが形成されており、さらに前記半導体素子と前記配線基板との間にアンダーフィル樹脂が設けられていることを特徴とする半導体素子の実装構造体。
【請求項１６】
表面に電極端子が配設された半導体素子と、
前記電極端子に対向する位置に内部側接続電極が配設され、前記内部側接続電極の外周領域に設けた外周側接続電極を含む配線基板とを有し、
前記電極端子と前記内部側接続電極とがはんだにより接続され、かつ前記外周側接続電極の表面にはんだが形成されており、さらに前記半導体素子と前記配線基板との間にアンダーフィル樹脂が設けられていることを特徴とする半導体素子の実装構造体。
【請求項１７】
外周部にシールド電極が配設され、前記シールド電極の内側に電極端子が配設された半導体素子と、
前記半導体素子を対向させたときに前記シールド電極の近傍で、かつ前記シールド電極と対向しない位置に設けた外周側接続電極および前記電極端子に対向する位置に設けた内部側接続電極を有する配線基板とを含み、
前記電極端子と前記内部側接続電極とがはんだにより接続され、かつ前記シールド電極および前記外周側接続電極の表面にはんだが形成されており、
さらに前記半導体素子と前記配線基板との間にアンダーフィル樹脂が設けられていることを特徴とする半導体素子の実装構造体。
【請求項１８】
前記シールド電極は、前記電極端子の外径サイズよりもその外径または幅が小さいことを特徴とする請求項１４、請求項１５または請求項１７に記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項１９】
前記配線基板の前記内部側接続電極は、前記はんだが自己集合して成長する領域の形状が前記電極端子と同じ形状であることを特徴とする請求項１４から請求項１７までのいずれかに記載の半導体素子の実装構造体。
【請求項２０】
前記配線基板の前記内部側接続電極または前記外周側接続電極と前記内部側接続電極の前記はんだ粉が自己集合して成長する領域を除く領域には、前記はんだ粉の自己集合を阻害する表面保護膜を設けていることを特徴とする請求項１４から請求項１７までのいずれかに記載の半導体素子の実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を配線基板に搭載するための実装方法に関し、特に、周辺にシールド電極を設けた半導体素子のフリップチップ実装方法及びその実装構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高機能化に伴い、信号処理のデジタル化、高周波化が進展している。これらの電子機器において、中核部品となる半導体素子についても、回路規模の増大に伴い、接続端子の多ピン、狭ピッチ化が要求されている。さらに、半導体素子と配線基板間での配線遅延やノイズ防止も重要な課題となっている。このために、半導体素子と配線基板との接続方式は、従来のワイヤボンディングを主体とした実装方式にかわりフリップチップ実装方式が広く採用されてきている。
【０００３】
そして、このフリップチップ実装方式においては、半導体素子の電極端子上にはんだバンプを形成し、このはんだバンプを介して配線基板上に形成された接続端子に一括して接合するはんだバンプ接続法が広く使用されている。このはんだバンプを用いたフリップチップ実装方式では、バンプを半導体素子または配線基板に形成後、配線基板と半導体素子とをこのはんだバンプを介して接続し、その後さらに半導体素子を配線基板に固定するためにアンダーフィルとよばれる樹脂を半導体チップと配線基板との間に注入することが行われている。
【０００４】
これは、半導体素子と配線基板との熱膨張係数の差が大きいために、熱ストレスを受けたときに接続不良が発生することを防止するためである。はんだバンプ接続方式では、上記のようにはんだバンプによる接続後にアンダーフィル樹脂を充填するため、はんだバンプの外周領域にシールド電極を設けることが困難である。
【０００５】
一方、はんだバンプの外周領域に電極端子を設ける実装構造も検討されている。例えば、ＣＣＢ法により配線基板に接合する電子装置の組み立て方法において、半導体素子と配線基板との間の接続部が外部に露出して劣化したりしないように外部から密閉して接合する方式が示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図８は、この接合方法を示す断面図である。図８（ａ）に示すように、配線基板１０６上には接続端子１０８とはんだ接合部１１０とが設けられ、半導体素子１００にははんだバンプ１０２とはんだバンプ１０２の周囲を一周させて設けたはんだ枠１０４とが形成されている。図８（ｂ）に示すように、この半導体素子１００を配線基板１０６に位置合せした後、はんだバンプ１０２と接続端子１０８とを接合すると同時にはんだ枠１０４とはんだ接合部１１０とを接合して、半導体素子１００と配線基板１０６との接続部を密閉している。しかし、この方法では、はんだ枠１０４が周囲にあるために、接合する際に半導体素子１００と配線基板１０６との間に存在する空気が膨張するが、その逃げ場がないためにはんだ枠１０４が一部変形したりずれたりするという課題がある。このために、はんだ枠１０４で囲まれる領域内の配線基板１０６に貫通孔を設ける構成も、上記例において示されている。
【０００７】
また、配線基板にはんだバンプを介在させて接続された半導体素子と、この半導体素子の周辺に、このはんだバンプを取り囲むように環状の補強はんだ接合部を設けることで、半導体素子と配線基板との間のアンダーフィル樹脂を用いないようにした構成も示されている（例えば、特許文献２参照）。このような構成とすることにより、通電のＯＮ／ＯＦＦにより、アンダーフィル樹脂と半導体素子およびアンダーフィル樹脂と配線基板との界面が剥離してアンダーフィル樹脂の補強効果がなくなり、信頼性が低下することを防止している。
【０００８】
また、温度サイクル等を受けたときに、半導体素子と配線基板との間の熱膨張係数差に起因して発生する応力により、接合部でクラックや剥離等の不良が発生することを防止するために、半導体素子と、この半導体素子上の周辺部を除く領域にマトリクス状に形成された複数の柱状電極と、半導体素子上の周辺部の少なくとも四角に形成された補強用ダミー電極と、半導体素子上の柱状電極および補強用ダミー電極を除く領域に形成された封止膜とを具備する構成も示されている（例えば、特許文献３参照）。この例では、補強用ダミー電極をグランド電位とすることで、ノイズシールド構造が可能であることも示されている。
【０００９】
このようなはんだバンプ実装方法において、はんだバンプの形成法としては、従来、メッキ法やスクリ−ン印刷法等で行われていた。しかし、最近では半導体素子や配線基板の電極上にはんだバンプを選択的に形成する技術が開発されている。例えば、有機酸鉛塩と金属錫（Ｓｎ）を主要成分とするペースト状組成物（化学反応析出型はんだ）を、電極が形成された配線基板上にベタ塗りした後、配線基板を加熱することによって、鉛（Ｐｂ）と錫（Ｓｎ）との置換反応を起こさせ、Ｐｂ／Ｓｎの合金を配線基板の電極上に選択的に析出させる方法がある（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平３−１６１５９号公報
【特許文献２】特開２００２−３４３８２６号公報
【特許文献３】特開２００２−２３１７４９号公報
【特許文献４】特開平１−１５７７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記第１の例では、はんだバンプが形成された領域を囲むようにはんだ枠を設けているが、はんだ接合時に加熱された空気の逃げ場がなく接続不良が生じることがあり、このために配線基板に貫通孔を開けている。貫通孔を設けることで、空気の逃げ道は確保されるが、はんだ枠が外周領域を取り囲んでいるためにアンダーフィル樹脂を注入することが困難となる。このために、半導体素子と熱膨張係数の差の大きな樹脂基板等を用いる場合に接続信頼性を確保し難い。
【００１１】
また、上記第２の例では、はんだバンプを取り囲むように環状の補強はんだ接合部を設けることで、半導体素子と配線基板との間のアンダーフィル樹脂を用いない構成としているが、はんだはアンダーフィル樹脂に比べると弾性的な変形を生じ難い。また、アンダーフィル樹脂は半導体素子のバンプ形成面のほぼ全面に形成することができるのに対して、補強はんだは外周領域のみに限定される。このため、半導体素子と熱膨張係数の差が大きな樹脂基板等を用いる場合には接続信頼性を充分確保でき難い。
【００１２】
さらに、上記第３の例では、半導体素子上の周辺部を除く領域にマトリクス状に形成された複数の柱状電極のうち、特に四角に形成された柱状電極の接続部分にクラックが発生しないようにすることを目的としているが、この場合にも半導体素子と配線基板との間にアンダーフィル樹脂を形成することが困難である。
【００１３】
また、上記第４の例では、はんだバンプの作製法は化学反応析出型であるので、それに用いられるはんだの材料は特殊な化学反応を利用できるものであることが要求されるため、はんだ組成の選択の自由度が低く、鉛（Ｐｂ）フリー化への対応が困難である。
【００１４】
さらに、上記第４の例だけでなく、はんだバンプによるフリップチップ実装法においては、あらかじめはんだバンプを形成した後に半導体素子と配線基板とを対向させてはんだバンプにより接続している。このような接続方式では、外周領域にシールド電極を有する構成の場合にアンダーフィル樹脂を接続後に注入することができない。また、はんだバンプによる接続後に、アンダーフィル樹脂を注入するため、アンダーフィル樹脂を確実に全面に注入するための製造条件が複雑となるという課題がある。
【００１５】
上記課題を解決するために本発明は、樹脂中に分散されたはんだ粒子の自己集合を利用して電極端子および接続端子上にはんだを成長させてこれらを接続すると同時にアンダーフィル樹脂も形成することで、シールド構造を有しノイズ防止が可能で、かつ生産性及び信頼性の高いフリップチップ実装方法及びその実装構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の半導体素子の実装方法は、外周部にシールド電極が配設され、このシールド電極の内側に電極端子が配設された半導体素子と、シールド電極に対向する位置に外周側接続電極および電極端子に対向する位置に内部側接続電極が配設された配線基板と、はんだ粉、対流添加剤およびはんだ粉の熔融温度で流動性を有する樹脂を含む樹脂組成物とを準備する工程と、配線基板の半導体素子と対向する面上に樹脂組成物を塗布する工程と、シールド電極と外周側接続電極および電極端子と内部側接続電極をそれぞれ位置合せして、樹脂組成物表面に半導体素子を当接する工程と、少なくとも樹脂組成物を加熱してはんだ粉を熔融するとともに対流添加剤によりはんだ粉をシールド電極と外周側接続電極との間および電極端子と内部側接続電極との間に自己集合させながら成長させて、これらをはんだ接続する工程と、樹脂組成物中の樹脂を硬化させて半導体素子と配線基板との間にアンダーフィル樹脂を設ける工程とを含む方法からなる。
【００１７】
このような方法により、半導体素子と配線基板とにははんだバンプ等の形成が不要となり、半導体素子と配線基板とを樹脂組成物を介して対向させて加熱するだけで、はんだによる接続と、シールド構造を有しながら半導体素子の全面にアンダーフィル樹脂を設けた構成を容易に作製することができる。この結果、半導体素子の実装工程を簡略化できるだけでなく、樹脂配線基板等においても信頼性が高く、かつ電磁シールド機能を有する半導体素子を容易に実現することができる。
【００１８】
また、本発明の半導体素子の実装方法は、外周部にシールド電極が配設され、このシールド電極の内側に電極端子が配設された半導体素子と、電極端子に対向する位置に内部側接続電極が配設された配線基板と、はんだ粉、対流添加剤およびはんだ粉の熔融温度で流動性を有する樹脂を含む樹脂組成物とを準備する工程と、配線基板の半導体素子と対向する面上に樹脂組成物を塗布する工程と、電極端子と内部側接続電極をそれぞれ位置合せして樹脂組成物表面に半導体素子を当接する工程と、少なくとも樹脂組成物を加熱してはんだ粉を熔融するとともに対流添加剤によりはんだ粉を電極端子と内部側接続電極との間に自己集合させながら成長させて、これらをはんだ接続するとともに、シールド電極の表面にはんだ粉を自己集合させてはんだを成長させる工程と、樹脂組成物中の樹脂を硬化させて半導体素子と配線基板との間にアンダーフィル樹脂を設ける工程とを含む方法からなる。
【００１９】
このような方法により、半導体素子と配線基板とにははんだバンプ等の形成が不要となり、半導体素子と配線基板とを樹脂組成物を介して対向させて加熱するだけで、はんだによる接続と、シールド構造を有しながら半導体素子の全面にアンダーフィル樹脂を設けた構成を容易に作製することができる。この結果、半導体素子の実装工程を簡略化できるだけでなく、樹脂配線基板等においても信頼性が高く、かつ電磁シールド機能を有する半導体素子を容易に実現することができる。さらに、この方法では、半導体素子の表面に形成したシールド電極に対向する位置の配線基板上には外周側接続電極を設けていないので、その分位置合せを容易にできる。
【００２０】
また、本発明の半導体素子の実装方法は、表面に電極端子が配設された半導体素子と、この電極端子に対向する位置に内部側接続電極が配設され、内部側接続電極の外周領域に設けた外周側接続電極とを有する配線基板と、はんだ粉、対流添加剤およびはんだ粉の熔融温度で流動性を有する樹脂を含む樹脂組成物とを準備する工程と、配線基板の半導体素子と対向する面上に樹脂組成物を塗布する工程と、電極端子と内部側接続電極をそれぞれ位置合せして樹脂組成物表面に半導体素子を当接する工程と、少なくとも樹脂組成物を加熱してはんだ粉を熔融するとともに対流添加剤によりはんだ粉を電極端子と内部側接続電極との間に自己集合させながら成長させて、これらをはんだ接続するとともに、外周側接続電極の表面にはんだ粉を自己集合させてはんだを成長させる工程と、樹脂組成物中の樹脂を硬化させて半導体素子と配線基板との間にアンダーフィル樹脂を設ける工程とを含む方法からなる。
【００２１】
このような方法により、半導体素子と配線基板とにははんだバンプ等の形成が不要となり、半導体素子と配線基板とを樹脂組成物を介して対向させて加熱するだけで、はんだによる接続と、シールド構造を有しながら半導体素子の全面にアンダーフィル樹脂を設けた構成を容易に作製することができる。この結果、半導体素子の実装工程を簡略化できるだけでなく、樹脂配線基板等においても信頼性が高く、かつ電磁シールド機能を有する半導体素子を容易に実現することができる。さらに、この方法では、半導体素子の表面にはシールド電極を設けずに配線基板側に設けた外周側接続電極によりシールド構造を実現している。このため、半導体素子を配線基板に位置合せする位置合せ工程を容易に行える。
【００２２】
また、本発明の半導体素子の実装方法は、外周部にシールド電極が配設され、このシールド電極の内側に電極端子が配設された半導体素子と、半導体素子を対向させたときにシールド電極の近傍で、かつシールド電極と対向しない位置に設けた外周側接続電極および電極端子に対向する位置に設けた内部側接続電極を有する配線基板と、はんだ粉、対流添加剤およびはんだ粉の熔融温度で流動性を有する樹脂を含む樹脂組成物とを準備する工程と、配線基板の半導体素子と対向する面上に樹脂組成物を塗布する工程と、電極端子と内部側接続電極をそれぞれ位置合せして樹脂組成物表面に半導体素子を当接する工程と、少なくとも樹脂組成物を加熱してはんだ粉を熔融するとともに対流添加剤によりはんだ粉を電極端子と内部側接続電極との間に自己集合させながら成長させて、これらをはんだ接続するとともに、シールド電極および外周側接続電極の表面にはんだ粉を自己集合させてはんだをそれぞれ成長させる工程と、樹脂組成物中の樹脂を硬化させて半導体素子と配線基板との間にアンダーフィル樹脂を設ける工程とを含む方法からなる。
【００２３】
このような方法により、半導体素子と配線基板とにははんだバンプ等の形成が不要となり、半導体素子と配線基板とを樹脂組成物を介して対向させて加熱するだけで、はんだによる接続と、シールド構造を有しながら半導体素子の全面にアンダーフィル樹脂を設けた構成を容易に作製することができる。
【００２４】
この結果、半導体素子の実装工程を簡略化できるだけでなく、樹脂配線基板等においても信頼性が高く、かつ電磁シールド機能を有する半導体素子を容易に実現することができる。また、この方法では、半導体素子と配線基板には、それぞれシールド電極と外周側接続電極とを設けているが、これらは対向する位置には配置されていない。このため、半導体素子を配線基板に位置合せする工程を容易に行うことができる。
【００２５】
また、上記方法において、対流添加剤による自己集合は、対流添加剤がはんだ粉の熔融する温度でガスを発生する特性を有し、発生したガスの対流によりはんだ粉を電極端子と内部側接続電極との表面、およびシールド電極と外周側接続電極の少なくとも一方の表面上に自己集合させる方法としてもよい。
【００２６】
このようにガスを発生させることにより、対流を促進させてはんだの自己集合をより確実に、かつ短時間に生じさせることができる。
【００２７】
なお、ガスを発生させる方法としては、対流添加剤が少なくともはんだの溶融する温度で沸騰または分解する性質を有する材料を用いればよい。
【００２８】
なお、この方法においては、半導体素子の外周部に設けたシールド電極や配線基板に設けた外周側接続電極に対してもはんだが自己集合して成長していく。このため、対流添加剤によるガス放出量が減少するときには、シールド電極や外周側接続電極にはんだが成長しているので、配線基板あるいは半導体素子あるいはそれぞれの電極との隙間が狭くなり、ガスが外部に逃げにくくなる。
【００２９】
また、同様にはんだ粉も外部に抜けることを防ぐことができる。この結果、シールド電極の内側領域では、対流を長く継続させることができるので、はんだの自己集合をより確実に生じさせることができる。したがって、樹脂組成物中に、最終的にはんだ粉として残存する割合を大幅に減少させることができる。この結果、電極端子のピッチを小さくしてもショート不良等の発生を抑制することができる。
【００３０】
また、上記方法において、シールド電極は電磁ノイズを遮蔽可能な隙間を設けて半導体素子の外周部に形成されていてもよい。この場合に、その隙間は半導体素子の中心に対して対称の位置に複数個設けられていることが望ましい。または、シールド電極は半導体素子の外周部を取り囲むように連続して形成されていてもよい。これらの場合に、シールド電極は電極端子の外径サイズよりもその外径または幅が小さく形成されていてもよい。
【００３１】
このような方法とすることで、シールド電極または外周側接続電極あるいはこれらの組み合わせにより電磁ノイズを防止し、誤作動を防ぐことができる。また、隙間を半導体素子の中心に対して対称の位置に設けることで、対流添加剤により発生したガスが外部に抜けるときに、対称の位置に設けた隙間からガスが抜けるため、シールド電極または外周側接続電極の内側領域での対流を均一に行わせることができる。この結果、電極端子と内部側接続電極、およびシールド電極と外周側接続電極の少なくとも一方に対して、均一にはんだを自己集合させて成長させることができ、接続不良の発生を防ぐことができる。
【００３２】
なお、この方法は、はんだが自己集合して成長することで接続する方法であることから、シールド電極の外径または幅を電極端子の外径よりも小さくすることができる。このために、電極端子を設ける領域を広げることができ、接続の信頼性をさらに向上できる。あるいは、シールド電極を設けるために半導体素子の外径寸法を大きくする必要がなくなる。
【００３３】
また、上記方法において、配線基板の内部側接続電極は、はんだが自己集合して成長する領域の形状が電極端子と同じ形状であることが望ましい。
【００３４】
さらに、上記方法において配線基板の外周側接続電極および内部側接続電極のはんだ粉が自己集合して成長する領域を除く領域には、はんだ粉の自己集合を阻害する表面保護膜を設けていてもよい。
【００３５】
このような方法とすることにより、半導体素子の電極端子と配線基板の内部側接続電極のはんだが自己集合する領域の形状が同じであるので、対向した位置にある電極端子と内部側接続電極のそれぞれにおいて、同じようにはんだの自己集合と成長が生じる。したがって、ファインピッチのはんだ接続を容易に行うことができる。
【００３６】
なお、シールド電極と外周側接続電極とが対向して接続される構成の場合には、シールド電極と外周側接続電極との形状も同じとすることが望ましい。
【００３７】
また、上記方法において、樹脂は熱硬化性樹脂を用いてもよい。この場合において、樹脂を硬化させてアンダーフィル樹脂を設ける工程は、配線基板と半導体素子の接続工程での樹脂組成物の加熱温度より高い温度で行う方法としてもよい。
【００３８】
このような方法とすることにより、対流を生じさせてはんだを自己集合させ成長させるときには、樹脂の流動性を大きくしておき、接続が完了した後に、さらに加熱することで、樹脂を硬化させてアンダーフィル樹脂とすることが容易にできる。
【００３９】
また、本発明の半導体素子の実装構造体は、外周領域に外周部を取り囲む連続した形状からなるシールド電極が配設され、このシールド電極の内側に電極端子が配設された半導体素子と、シールド電極に対向する位置に外周側接続電極および電極端子に対向する位置に内部側接続電極がそれぞれ配設された配線基板と、シールド電極と外周側接続電極および電極端子と内部側接続電極とが、それぞれはんだにより接続され、かつ半導体素子と配線基板との間にアンダーフィル樹脂が設けられている構成からなる。
【００４０】
このような構成とすることにより、半導体素子の電極端子と配線基板の内部側接続電極とを取り囲むようにシールド電極を有し、かつ半導体素子と配線基板とをアンダーフィル樹脂で接着した構成の実装構造体が得られる。この半導体素子の実装構造体は、電磁ノイズによる影響を受けにくく、かつ半導体素子との熱膨張係数の大きな樹脂基板を配線基板として用いても、信頼性を高くすることができる。また、従来のようにはんだバンプを形成する必要もないことから、半導体素子の実装構造体を安価にすることもできる。
【００４１】
さらに、本発明の半導体素子の実装構造体は、外周領域に外周部を取り囲む連続した形状からなるシールド電極が配設され、このシールド電極の内側に電極端子が配設された半導体素子と、この電極端子に対向する位置に内部側接続電極が配設された配線基板とを有し、電極端子と内部側接続電極とがはんだにより接続され、かつシールド電極の表面にははんだが形成されており、さらに半導体素子と配線基板との間にアンダーフィル樹脂が設けられている構成としてもよい。
【００４２】
さらに、本発明の半導体素子の実装構造体は、表面に電極端子が配設された半導体素子と、この電極端子に対向する位置に内部側接続電極が配設され、この内部側接続電極の外周領域に設けた外周側接続電極を含む配線基板とを有し、電極端子と内部側接続電極とがはんだにより接続され、かつ外周側接続電極の表面にはんだが形成されており、さらに半導体素子と配線基板との間にアンダーフィル樹脂が設けられている構成としてもよい。
【００４３】
さらに、本発明の半導体素子の実装構造体は、外周部にシールド電極が配設され、このシールド電極の内側に電極端子が配設された半導体素子と、半導体素子を対向させたときに上記シールド電極の近傍で、かつシールド電極と対向しない位置に設けた外周側接続電極および電極端子に対向する位置に設けた内部側接続電極を有する配線基板とを含み、電極端子と内部側接続電極とがはんだにより接続され、かつシールド電極および外周側接続電極の表面にはんだが形成されており、さらに半導体素子と配線基板との間にアンダーフィル樹脂が設けられている構成であってもよい。
【００４４】
このような構成とすることにより、半導体素子の電極端子と配線基板の内部側接続電極とを取り囲むようにシールド電極を有し、かつ半導体素子と配線基板とをアンダーフィル樹脂で接着した構成の実装構造体が得られる。この半導体素子の実装構造体は、電磁ノイズによる影響を受けにくく、かつ半導体素子との熱膨張係数の大きな樹脂基板を配線基板として用いても、信頼性を高くすることができる。また、従来のようにはんだバンプを形成する必要もないことから、半導体素子の実装構造体を安価にすることもできる。さらに、配線基板側には内部側接続電極のみしか形成されていないので、位置合せが容易に行える。
【００４５】
さらに、上記構成において、シールド電極は電極端子の外径サイズよりもその外径または幅を小さくしてもよい。また、配線基板の内部側接続電極は、はんだが自己集合して成長する領域の形状が電極端子と同じ形状であってもよい。さらに、配線基板の内部側接続電極、または外周側接続電極と内部側接続電極のはんだ粉が自己集合して成長する領域を除く領域には、はんだ粉の自己集合を阻害する表面保護膜を設けてもよい。
【００４６】
このような構成とすることにより、はんだによる接続方式でありながら、シールド電極または外周側接続電極の幅を小さくしても高く成長させることができる。したがって、はんだのアスペクト比、すなわち幅に対する高さの比を大きくしても接続できる。この結果、半導体素子の電極端子を設ける領域を広げることができる。あるいは、シールド電極を形成するために、半導体素子の形状を大きくする必要がなくなり、半導体素子の低コスト化もできる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明にかかる半導体素子の実装方法は、樹脂中に含有する対流添加剤が加熱により沸騰または分解してガスを発生し、これにより対流を生じてはんだが自己集合する現象を利用して、半導体素子の電極端子と配線基板の内部側接続電極とを接続するだけでなく、外周部に形成したシールド電極と外周側接続電極とを同時に接続し、さらに樹脂を硬化させてこれをアンダーフィル樹脂として用いる方法である。
【００４８】
したがって、外周部にシールド電極を設けた構成で、アンダーフィル樹脂を半導体素子の全面に均一に設けることが可能となる。この結果、電磁シールド効果を有し、かつ半導体素子との熱膨張係数の差が大きな樹脂からなる配線基板等においても信頼性の高い実装構造体を実現することができるという大きな効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
図１は、本発明の実施の形態にかかる半導体素子の実装方法の主要工程を説明するための断面図である。また、図２は、本実施の形態に用いる半導体素子のシールド電極および電極端子側から見た平面図である。
【００５０】
本実施の形態では、図２に示すように、半導体素子１０には、半導体基板１２の回路形成面側の外周部に連続した形状のシールド電極１６が設けられ、このシールド電極１６の内側に電極端子１４が設けられている。この電極端子１４は、半導体基板１２の回路（図示せず）と図示しない配線で接続されている。本実施の形態では、はんだが自己集合して成長する領域は円形状である。この円形部に選択的にはんだが自己集合して成長していき、配線基板２０の内部側接続電極２４上に成長したはんだと結合して一体化し、接続が行われる。
【００５１】
このために、この円形部の電極端子１４の少なくとも表面は、はんだに対して濡れ性のよい金属材料で形成されている。同様に、シールド電極１６の少なくとも表面には、はんだに対して濡れ性のよい金属材料が形成されている。
【００５２】
これらの金属材料としては、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等の材料だけでなく、はんだを構成する錫（Ｓｎ）やインジウム（Ｉｎ）等を用いることができる。
【００５３】
なお、シールド電極１６や電極端子１４と回路とを接続するために配線が形成されているが、これらの配線を含めてはんだが自己集合して成長させたくない領域には、例えば酸化膜や窒化膜、酸化窒化膜等の無機材料からなる表面保護膜あるいはポリイミド等の樹脂からなる表面保護膜を形成している。
【００５４】
また、配線基板２０は、例えば樹脂基板２２を用いて、その表面には半導体素子１０のシールド電極１６と対向する位置に外周側接続電極２６および電極端子１４と対向する位置に内部側接続電極２４とが設けられている。また、外周側接続電極２６の幅と形状は、シールド電極１６とほぼ同じ形状である。
【００５５】
さらに、内部側接続電極２４の形状も、電極端子１４の形状とほぼ同じにしてある。配線基板２０の表面には、外周側接続電極２６と内部側接続電極２４だけでなく、これらに接続された配線（図示せず）も形成されている。これらの配線上にはんだが自己集合して成長しないように、半導体素子１０の場合と同様に、例えば無機酸化膜やポリイミド等の樹脂からなる表面保護膜を形成している。
【００５６】
なお、配線基板２０としては、その表面に半導体素子１０を実装するための内部側接続電極２４および外周側接続電極２６が形成されているだけでなく、内部や裏面に配線パターンが形成された多層構造であってもよい。さらに、配線基板２０の内部あるいは半導体素子１０を実装する領域以外の面上に別の半導体素子や受動部品等が実装されていてもよい。
【００５７】
以下、本実施の形態の半導体素子の実装方法について、図１をもとにして詳細に説明する。
【００５８】
最初に、図１（ａ）に示すように、樹脂組成物３０を配線基板２０上の所定位置に所望量塗布する。具体的には、半導体素子１０を搭載後に樹脂組成物３０が塗れ広がり配線基板２０の外周側接続電極２６と内部側接続電極２４とを含む領域を覆う形状になるように塗布する。このときの樹脂組成物３０は、ペースト状で、比較的粘度が大きいものを使用する。この樹脂組成物３０は、はんだ粉３２、対流添加剤（図示せず）およびはんだ粉３２の熔融温度で流動性を有する樹脂３４を主成分として含み構成されている。
【００５９】
なお、樹脂組成物３０を塗布する前に、配線基板２０の表面、特に内部側接続電極２４および外周側接続電極２６の表面は、例えばアセトンやアルコール等の有機溶剤あるいは洗浄液で清浄化処理を行っておくことが望ましい。
【００６０】
次に、図１（ｂ）に示すように、半導体素子１０のシールド電極１６と配線基板２０の外周側接続電極２６とが対向し、電極端子１４と内部側接続電極２４とが対向するように、半導体素子１０を位置あわせして樹脂組成物３０上に当接させる。この当接により、樹脂組成物３０は半導体素子１０と配線基板２０との間に均一に広がり、かつ所定の厚みを保持する。このとき、半導体素子１０と配線基板２０との一定の隙間を保持するために、半導体素子１０を機械的に固定しておくことが望ましい。
【００６１】
さらに、この場合に、半導体素子１０と配線基板２０との間の平行度を保持することが望ましい。さらに、半導体素子１０の表面、とくに電極端子１４およびシールド電極１６の表面は、例えばアセトンやアルコール等の有機溶剤あるいは洗浄液で清浄化処理を行っておくことが望ましい。
【００６２】
なお、半導体素子の電極端子１４および配線基板２０の内部側接続電極２４の配列ピッチについては、特に制約なく接続できるが、少なくともはんだ粉３２の外径よりも大きくしておけば、隣接する電極端子１４および内部側接続電極２４間でショートすることはない。
【００６３】
なお、本発明で用いるはんだ粉３２の平均的な形状は１０μｍ〜２５μｍである。したがって、配列ピッチとしては、２５μｍ以上とすればショートすることはない。
【００６４】
次に、図１（ｃ）に示すように、少なくとも樹脂組成物３０をはんだ粉３２が熔融する温度まで加熱する。
【００６５】
なお、樹脂組成物３０の加熱は、配線基板２０側からヒータで加熱してもよいし、半導体素子１０側からヒータで加熱してもよい。あるいは、全体を加熱炉中に入れて全面から加熱する方法でもよい。あるいは、マイクロ波を照射して樹脂組成物３０と、その近傍のみを加熱してもよい。
【００６６】
この加熱温度では、樹脂３４の粘度が小さくなり流動性が増加する。同時に、この温度で対流添加剤が沸騰あるいは分解してガスを放出する。このとき、放出されたガスを含む樹脂組成物３０は、半導体素子１０と配線基板２０とで閉じられた空間に充填されているので、ガスはシールド電極１６および外周側接続電極２４で形成される隙間から矢印Ａに示すように外部空間に放出されることになる。
【００６７】
なお、対流添加剤の沸騰あるいは分解は、必ずしもはんだの溶融温度に達してからでなくてもよい。はんだが溶融する温度より低い温度で沸騰あるいは分解してガスを発生してもよい。
【００６８】
したがって、シールド電極１４の内側領域で発生したガスは、樹脂組成物３０中を対流しながら、外周部に到達し矢印Ａに示すように抜け出ていく。このガスによる対流のエネルギーを受けて、はんだ粉３２も樹脂組成物３０中を激しく動き回る。はんだ粉３２がこのように運動しているときに、電極端子１４、シールド電極１６、内部側接続電極２４および外周側接続電極２６の表面に接触すると、これらの表面ははんだに対して濡れ性が良好であるため捕捉され、熔融状態のはんだとなり成長していく。
【００６９】
図１（ｃ）では、電極端子１４、内部側接続電極２４、シールド電極１６および外周側接続電極２６の表面に、それぞれ熔融した状態で成長する途中のはんだ３６、３８、４０、４２を模式的に示している。
【００７０】
上記したように、加熱により対流添加剤はガスを放出するが、シールド電極１６の内側領域で発生したガスは、シールド電極１６および外周側接続電極２６の隙間を抜けて、矢印４４に示すように外部へ放出される。本実施の形態の場合には、加熱初期においてもシールド電極１６と外周側接続電極２６とが電極端子１４と内部側接続電極２４とが形成されている領域を取り囲んでいるため、発生したガスはすぐに外部へ放出され難くなる。
【００７１】
さらに、時間が経過すると、対流添加剤からのガス放出量が減少する。一方、シールド電極１６と外周側接続電極２６との表面にはさらにはんだが成長するため隙間はより小さくなり、外部へのガスの放出がさらに抑制される。したがって、本実施の形態のように、外周部に連続してシールド電極１６と外周側接続電極２６とを設けることで、対流添加剤から放出されたガスの対流を比較的長く維持することができる。この結果、電極端子１４、内部側接続電極２４、シールド電極１６および外周側接続電極２６の表面に対して、はんだ粉３２が接触する割合が増加する。
【００７２】
このように接触する割合が増加するため、樹脂組成物３０中のはんだ粉３２はほとんど確実に電極端子１４、内部側接続電極２４、シールド電極１６および外周側接続電極２６の表面に付着して成長を生じる。この結果、対流添加剤からのガス放出がなくなった最終状態において、樹脂３４に残存するはんだ粉３２をほぼ確実になくすことができる。
【００７３】
また、矢印Ａに示すようなガス放出とともに、はんだ粉３２がシールド電極１６および外周側接続電極２６よりも外部へ流される割合も減少するので、はんだ粉３２を有効に接続のために使用することができる。
【００７４】
このようにして、はんだを成長させていき、対流添加剤によるガス放出がなくなった時点では、電極端子１４と内部側接続電極２４との間、およびシールド電極１６と外周側接続電極２６との間が、それぞれはんだ４４、４６により接続される。
【００７５】
つぎに、図１（ｄ）に示すように、はんだ４４、４６により接続され、対流添加剤によるガス放出がなくなった後で、樹脂３４を硬化させる。樹脂組成物３０中の樹脂３４として、熱硬化性樹脂を用いた場合には、はんだ粉３２を熔融させる温度よりさらに高い温度に加熱することで硬化させることができる。この硬化により、半導体素子１０と配線基板２０との間は接着され、アンダーフィル樹脂が形成できる。
【００７６】
これにより、本実施の形態の半導体素子の実装方法により作製した半導体の実装構造体を得ることができる。本実施の形態の半導体素子の実装構造体は、シールド電極１４と外周側接続電極２４とを接続するはんだ４６、および電極端子１６と内部側接続電極２６とを接続するはんだ４４を、自己集合させながら同時に成長させて接続している。したがって、シールド電極１４、外周側接続電極２４およびこれらを接続するはんだ４６により密閉した構造を実現しながら、アンダーフィル樹脂を設けることができる。このため、例えば樹脂基板等のように半導体素子１０と熱膨張係数差の大きな配線基板２０を用いた場合であっても、高信頼性の実装構造体を実現できる。
【００７７】
なお、はんだ粉３２として、例えば錫−銀−銅（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）合金はんだを用い、対流添加剤として有機酸を活性成分とする樹脂系フラックスを用いた場合には、はんだ粉３２を熔融するための配線基板２０の加熱温度としては、１５０℃〜２２０℃の範囲に設定することが好ましい。
【００７８】
また、接続が完了した後に、樹脂３４を熱硬化させて半導体素子１０と配線基板２０とを接着固定させる場合、例えば熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合には、２３５℃〜２６０℃の範囲に加熱することが好ましい。
【００７９】
なお、はんだ粉３２としては、上記のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金に限定されることはなく、１００℃〜３００℃の範囲に融点をもつ低融点金属であればよい。例えば、錫−亜鉛（Ｓｎ−Ｚｎ）系合金はんだ、錫−ビスマス（Ｓｎ−Ｂｉ）系合金はんだや銅−銀（Ｃｕ−Ａｇ）系合金はんだ等を用いてもよい。
【００８０】
また、対流添加剤としては、有機酸を活性成分とする樹脂系フラックスに限定されることはなく、配線基板２０を加熱してはんだ粉３２を熔融させる温度において沸騰あるいは分解してガスを放出する材料であればよく、例えば、グリセリンやワックス等を用いることができる。
【００８１】
なお、対流添加剤としてフラックスを用いた場合、はんだ粉３２の表面や、電極端子１４、シールド電極１６、内部側接続電極２４及び外周側接続電極２６の面上に形成された酸化膜を除去できる点で好ましい材料である。
【００８２】
なお、上記電極の表面が金（Ａｕ）である場合には、酸化膜除去効果は特に不要である。
【００８３】
また、配線基板２０が、ガラスのような透明基板の場合には、樹脂組成物３０の樹脂３４として、光重合性オリゴマー等の光硬化性樹脂を用いて、光照射して硬化させてもよい。
【００８４】
図３は、本実施の形態の半導体素子の実装方法に用いる変形例の半導体素子５０の平面図である。この変形例の半導体素子５０は、半導体基板１２の回路形成面側の外周部に４本の棒状電極５４、５６が設けられてシールド電極５２が構成されている。このシールド電極５２の内側領域に電極端子１４が設けられていることについては、図２に示す半導体素子１０と同じである。この電極端子１４およびシールド電極５２の表面は、選択的にはんだが自己集合して成長していくように、はんだに対して濡れ性の良好な金属が形成されている。
【００８５】
これらの金属材料としては、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等の材料だけでなく、はんだを構成する錫（Ｓｎ）やインジウム（Ｉｎ）等を用いることができる。
【００８６】
なお、シールド電極５２や電極端子１４と回路とを接続するために配線が形成されているが、これらの配線を含めてはんだが自己集合して成長させたくない領域には、例えば無機酸化膜やポリイミド等の樹脂等からなる表面保護膜を形成している。
【００８７】
配線基板は図示していないが、図１に示した配線基板と同様な構成である。すなわち、例えば樹脂基板を用いて、その表面には半導体素子５０のシールド電極５２と対向する位置に外周側接続電極、電極端子１４と対向する位置に内部側接続電極とが設けられている。また、外周側接続電極の幅と形状は、シールド電極５２とほぼ同じ形状である。
【００８８】
さらに、内部側接続電極の形状も、電極端子１４の形状とほぼ同じにしてある。配線基板の表面には、外周側接続電極と内部側接続電極だけでなく、これらに接続された配線（図示せず）も形成されている。これらの配線上にはんだが自己集合して成長しないように、半導体素子１０の場合と同様に、例えば無機酸化膜やポリイミド等の樹脂からなる表面保護膜を形成している。
【００８９】
なお、配線基板としては、その表面に半導体素子５０を実装するための内部側接続電極および外周側接続電極が形成されているだけでなく、内部や裏面に配線パターンが形成された多層構造であってもよい。さらに、配線基板の内部あるいは半導体素子５０を実装する領域以外の面上に別の半導体素子や受動部品等が実装されていてもよい。
【００９０】
このような半導体素子５０と配線基板を用いて実装する方法は、図１の工程と同じである。ただし、この変形例の半導体素子５０の場合、シールド電極５２は半導体素子５０の４角には形成されていない。このために、この領域から対流添加剤から発生したガスが抜け出ていくが、電極端子１４、シールド電極５２、内部側接続電極および外周側接続電極へのはんだの成長と接続は特に問題なく行うことができる。また、４角の開口領域の大きさが半導体素子５０の駆動周波数から決まる波長の１／４以下であれば、充分電磁シールド効果を得ることができる。
【００９１】
図４は、本実施の形態の半導体素子の実装方法に用いるためのさらに別の変形例の半導体素子６０の平面図である。この変形例の半導体素子６０は、半導体基板１２の回路形成面側の外周部に４本のＬ型形状電極６４、６６が設けられてシールド電極６２が構成されている。このシールド電極６２の内側領域に電極端子１４が設けられていることについては、図２に示す半導体素子１０と同じである。
【００９２】
この電極端子１４およびシールド電極６２の表面は、選択的にはんだが自己集合して成長していくように、はんだに対して濡れ性の良好な金属が形成されている。また、配線基板は図示しないが、半導体素子６０のシールド電極６２と電極端子１４に対向する位置に、それぞれ外周側接続電極と内部側接続電極を設けている。これらの構成については、図１で説明した配線基板２０と同じであるので説明を省略する。また、このような半導体素子６０と配線基板を用いて実装する方法は、図１の工程と同じであるので、同様に説明を省略する。
【００９３】
ただし、この変形例の半導体素子６０の場合、シールド電極６２は図からわかるように４箇所で切断されている。このために、この領域から対流添加剤から発生したガスが抜け出ていくが、電極端子１４、シールド電極６２、内部側接続電極および外周側接続電極へのはんだの成長と接続は特に問題なく行うことができる。また、この切断した領域の大きさが半導体素子６０の駆動周波数から決まる波長の１／４以下であれば、充分電磁シールド効果を得ることができる。
【００９４】
図５は、本実施の形態の半導体素子の実装方法に用いるためのさらに別の変形例の半導体素子７０の平面図である。この変形例の半導体素子７０は、半導体基板１２の回路形成面側の外周部に、電極端子１４よりも外径サイズが小さな円形状電極７２が複数設けられてシールド電極を構成している。このシールド電極を構成する円形状電極７２の内側領域に電極端子１４が設けられていることについては、図２に示す半導体素子１０と同じである。
【００９５】
この電極端子１４および円形状電極７２の表面は、選択的にはんだが自己集合して成長していくように、はんだに対して濡れ性の良好な金属が形成されている。また、配線基板は図示しないが、半導体素子７０の円形状電極７２と電極端子１４に対向する位置に、それぞれ外周側接続電極と内部側接続電極を設けている。これらの構成については、図１で説明した配線基板２０と同じであるので説明を省略する。また、このような半導体素子６０と配線基板を用いて実装する方法は、図１の工程と同じであるので、同様に説明を省略する。
【００９６】
ただし、この変形例の半導体素子７０の場合、シールド電極は複数の円形状電極７２により構成されている。したがって、隣接する円形状電極７２間には隙間があり、この隙間から対流添加剤から発生したガスが抜け出ていく。しかし、電極端子１４、シールド電極６２、内部側接続電極および外周側接続電極へのはんだの成長と接続は特に問題なく行うことができる。また、隙間の大きさが半導体素子７０の駆動周波数から決まる波長の１／４以下であれば、充分電磁シールド効果を得ることができる。
【００９７】
なお、この変形例の半導体素子７０の実装方法の場合、半導体素子７０については、円形状電極７２によりシールド電極を構成したが、配線基板は必ずしも円形状電極７２と同じ形状にする必要はない。例えば、図１で説明したような外周部に連続した形状を有する外周側接続電極としてもよい。
【００９８】
図６は、本実施の形態の半導体素子の実装方法に用いるためのさらに別の変形例の半導体素子８０の平面図である。この変形例の半導体素子８０は、半導体基板１２の回路形成面側の外周部に４本のＬ型形状電極８４と、このＬ型形状電極８４間の隙間をカバーするカバー電極８６が設けられており、これらによりシールド電極８２が構成されている。このシールド電極８２の内側領域に電極端子８８が設けられているが、この半導体素子８０の場合には、はんだが成長する領域を四角形状としていることが、図２に示す半導体素子１０とは異なる。
【００９９】
この電極端子８８およびシールド電極８２の表面は、選択的にはんだが自己集合して成長していくように、はんだに対して濡れ性の良好な金属が形成されている。また、配線基板は図示しないが、半導体素子８０のシールド電極８２と電極端子８８に対向する位置に、それぞれ外周側接続電極と内部側接続電極を設けている。これらの構成については、図１で説明した配線基板２０と同じであるので説明を省略する。また、このような半導体素子８０と配線基板を用いて実装する方法は、図１の工程と同じであるので、同様に説明を省略する。
【０１００】
この変形例の半導体素子８０の場合、シールド電極８２は図からわかるように４箇所でガスの抜け道がある。このために、この領域から対流添加剤から発生したガスが抜け出ていくが、電極端子１４、シールド電極６２、内部側接続電極および外周側接続電極へのはんだの成長と接続は特に問題なく行うことができる。また、この抜け道の大きさが半導体素子８０の駆動周波数から決まる波長の１／４以下であれば、充分電磁シールド効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、この変形例の半導体素子８０の実装の場合、半導体素子８０については、Ｌ型形状電極８４の隙間をカバーするカバー電極８６を設けたが、配線基板は必ずしもこのようなシールド電極８２と同じ形状にする必要はない。例えば、カバー電極８６の近傍領域においては、Ｌ型形状電極８４とカバー電極８６とを含む幅に形成してもよい。このようにすれば、はんだが成長していく間にＬ型形状電極８４とカバー電極８６との間もはんだで接続されて、全体を密閉する構造とすることもできる。
【０１０２】
図7は、本実施の形態にかかる半導体素子の実装構造体の変形例を示す図である。
【０１０３】
図７（ａ）は、配線基板２０については、図１に示したものと同じであるが、半導体素子９０にはシールド電極を設けていないことが特徴である。このようにシールド電極を設けなくても、配線基板２０の外周側接続電極２６上には、はんだ４６が成長するので電磁シールドの効果を得ることができる。
【０１０４】
図７（ｂ）は、半導体素子１０については、図１に示したものと同じであるが、配線基板９２には外周側接続電極を設けていないことが特徴である。このように外周側接続電極を設けなくても、半導体素子１０のシールド電極１６上には、はんだ４６が成長するので電磁シールドの効果を得ることができる。
【０１０５】
図７（ｃ）は、半導体素子９４および配線基板９８のそれぞれについて、図１に示した半導体素子１０および配線基板２０とは少し異なる形状を有している。すなわち、半導体素子９４のシールド電極９６と配線基板９８の外周側接続電極９９とが対向する位置に形成されていないことである。この結果、図示するように、シールド電極９６と外周側接続電極９９のそれぞれの表面上にはんだ４６１、４６２が成長する。これにより、電磁シールド効果を得ることができる。
【０１０６】
なお、シールド電極９６と外周側接続電極９９との表面に成長したはんだ４６１、４６２は、成長したときに互いに接合してもよい。
【０１０７】
以上説明したように、本発明においては、はんだ粉がそれぞれの電極表面上で自己集合してはんだとして成長するので、従来のように相手側に必ずしも電極を設けなくても充分な電磁シールド効果を得ることができる。
【０１０８】
なお、上記実施の形態では半導体素子を例として説明したが、この半導体素子としてはシリコン単結晶基板を用いた集積回路素子、ガリウム砒素単結晶基板等の化合物反動体基板を用いた素子、さらにはガラス基板等の表面に形成された多結晶シリコン半導体からなる素子、あるいはＳＯＩ素子（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒの略で、単結晶シリコンに酸化膜がはさまれた構造をもった素子）等、半導体素子であり、はんだ接続のための加熱温度に耐える素子であれば、特に制約なく実装することができる。
【０１０９】
なお、本実施の形態では樹脂組成物に半導体素子を当接し、押圧力を加えた状態で配線基板を加熱したが、必ずしも押圧力を加える必要はない。対流添加剤からのガスにより半導体素子が動かない程度の形状と重量を有しておれば、特に押圧力を加えなくてもよい。
【０１１０】
また、本実施の形態では、対流添加剤としては、はんだが熔融する温度で沸騰してガスを発生させる材料だけでなく、この温度で分解してガスを発生させる材料を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明の半導体素子の実装方法および半導体素子の実装構造体は、樹脂中に含有する対流添加剤が加熱により沸騰または分解してガスを発生し、これにより対流を生じてはんだが自己集合する現象を利用して、半導体素子の電極端子と配線基板の内部側接続電極とを接続するだけでなく、外周部に形成したシールド電極と外周側接続電極とを同時に接続し、さらに樹脂を硬化させてこれをアンダーフィル樹脂として用いる方法であり、高機能の電子回路基板を実現することができ、種々の電子機器に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる半導体素子の実装方法の主要工程を説明するための断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態に用いる半導体素子のシールド電極および電極端子側から見た平面図
【図３】本発明の第１の実施の形態の半導体素子の実装方法に用いる変形例の半導体素子の平面図
【図４】本発明の第１の実施の形態の半導体素子の実装方法に用いるためのさらに別の変形例の半導体素子の平面図
【図５】本発明の第１の実施の形態の半導体素子の実装方法に用いるためのさらに別の変形例の半導体素子の平面図
【図６】本発明の第１の実施の形態の半導体素子の実装方法に用いるためのさらに別の変形例の半導体素子の平面図
【図７】本発明の第１の実施の形態にかかる半導体素子の実装構造体の変形例を示すための断面図
【図８】従来の半導体素子の接合方法を示す断面図
【符号の説明】
【０１１３】
１０，５０，６０，７０，８０，９０，９４，１００    半導体素子
１２    半導体基板
１４，８８    電極端子
１６，５２，６２，８２，９６    シールド電極
２０，９２，９８，１０６    配線基板
２２    樹脂基板
２４    内部側接続電極
２６，９９    外周側接続電極
３０    樹脂組成物
３２    はんだ粉
３４    樹脂
３６，３８，４０，４２，４４，４６，４６１，４６２    はんだ
５４，５６    棒状電極
６４，６６，８４    L型形状電極
８６    カバー電極
７２    円形状電極
１０２    はんだバンプ
１０４    はんだ枠
１０８    接続端子
１１０    はんだ接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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